毕业论文 船舶轴系校中的工艺研究

毕业论文题目：船舶轴系校中的工程研究The study of Shapping shaft system alignment 系别：船舶工程学院专业：机电设备维修与管理班级:姓名:学号:指导教师:摘要：在船舶建造、修理过程中，轴系校中极为重要，其质量的好坏不但影响到船舶航行的时间长短，更影响到船舶航行时全体船员的人身安全。

因此对轴系合理对中的研究，成为船舶工程的重要课题。

本篇论文主要论述了船舶轴系校中的含义、原理、分类和方法以及其校中状态的检验。

广州航海高等专科学校毕业论文关键词：船舶轴系校中质量含义原理分类方法检验目录（宋体小四号字体）1 船舶轴系校中的含义 (1)2 校中原理 (1)3 分类 (2)4 方法 (2)4.1 船舶轴系按线性校中 (2)4.1.1 轴系按法兰上严格规定的偏中值校中法 (2)4.1.2 轴系采用光学仪器校中法 (4)4.2 船舶轴系按轴承上允许负荷校中 (8)4.2.1 轴系用测力计校中法 (8)4.2.2 轴系按法兰上计算的允许的偏中值校中法 (11)4.3 轴系合理校中 (11)4.3.1 计算方法 (11)4.3.2 计算内容 (12)5 轴系校中状态的检查 (12)5.1 轴系中心线偏差度的检查 (12)5.1.1相邻轴系连接法兰的性对位置 (12)5.1.2偏移值和曲折值的测量和计算 (13)5.1.3用相邻轴连接法兰上的偏中值检验轴系中心线的偏差度 (14)5.2 轴系两端轴同轴度偏差的检验 (15)1船舶校中的含义众所周知，船舶轴系在运转中承受着复杂的应力和负荷，主要包括：螺旋桨的扭矩及其产生的扭应力、螺旋桨的推力及其产生的压应力、螺旋桨及轴系部件的重量所造成的负荷及其产生的弯曲应力、由于轴系安装时的弯曲或由于船体变形弯曲在轴内所造成的附加弯曲应力及在轴承上所造成的附加负荷等。

此外，轴系还要承受由于主机工况变化、螺旋桨震动、轴系中个别轴承失载以及主机或船体发生事故所造成的轴系振动和由此而产生的附加应力及附加负荷。

实践证明，为确保轴系长期安全正常地运转，除在轴系设计时应保证具有足够的强度及刚度外，在轴系安装时，应保证它具有合理的状态，使轴系各轴段内的应力及各轴承上的负荷均处在合理的范畴之内。

经理论分析和圣餐实践证明，安装好的轴系，其各轴的应力及各轴承上的负荷是否合理，除设计因素之外，则主要取决于轴系校中质量的好坏。

本论文的任务是力图从轴系校中的合理性方面进行理论及实践的论述。

必须指出，有关轴系设计与计算虽不是本论文研究的范围，但轴系校中于轴系设计是密切相关的，这两者应协调一致、统筹设计，才能确保轴系工作的可靠性。

何谓“轴系校中”？轴系校中就是按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处在允许范围之内，或具有最佳的数值，从而可保证轴系持续正常地运转。

显然，对船舶轴系校中原理和方法的研究，及其在生产中的合理应用，是提高船舶建造及其修理质量的一个重要方面，同时对提高船舶动力装置安装工程的经济性也很有意义。

2校中原理组成船舶轴系的各轴段，通常是用法兰联轴器连接成整根轴系，由于这些轴在加工时规定其法兰的外围与轴颈应用同轴，法兰端面与轴心应垂直，故毗邻两根轴以其法兰连接是，如果两轴的连接法兰达到同轴，则此毗邻的两根轴亦同轴（这是把轴作为刚体看待，未考虑轴的挠度及加工误差）；反之，若两连接法兰不同轴，即存在偏中，则此毗邻的两根轴亦不同轴。

两连接法兰的偏中，通常用“偏移”及“曲折”表示。

所谓“偏移”（常用符号δ表示），是指狼法兰的轴心线不重合，但平行，如图2-1a）所示。

所谓“曲折”（常用符号φ表示），是指两法兰的轴心线交叉成一定角度，如图b）所示。

图c）则示出毗邻两法兰既存在偏移，又存在曲折的情况。

图2-1 两轴连接法兰的偏移和曲折显然，在进行轴系校中时，只要逐段地调节毗邻两轴的位置，使轴系中每对连接法兰上的偏移及曲折均为零（即δ=0，φ=0），这时如果忽略法兰因轴端自重下垂的影响，则可认为像这样校中好后的轴系具有直线性。

然而，在世界校中时要完全达到各对法兰上的偏移和曲折均为零时极为困难的，甚至是不可能的，故在按直线性校中时也允许法兰上存在很小的偏中值，以保证轴系校中好后基本上仍具有直线性。

这样很小的允许偏中值在以往的有关规范或标准中都曾作过严格的规定。

3分类在船舶及舰艇的建造和修理中，进行轴系校中的方法是多种多样的。

但就其基本的原理而论，本人认为可划分为如下三类：①按直线性校中原理；②按轴承上允许负荷校中原理；③按轴承上合理（或最佳）负荷校中原理。

现将目前国内外进行轴系校中的一些方法分类，如框图3-1所示。

图3-1 轴系校中法分类框图4方法4.1船舶轴系按直线性校中4.1.1 轴系按法兰上严格规定的偏中值校中法（1）连接法兰上偏中值的测量及计算①用直尺及塞尺测量偏移、曲折法：A偏移的测量及计算:将直尺依次在法兰外圆的上、下、左、右四个部位上紧贴，同时塞尺在每一个部位上测量直尺与另一法兰外圆表面之间的间隙值，并分别用a上、a下、a左、a右表示，如图4-1所示。

图4-1 用直尺和塞尺测量法兰的偏移、曲折显然，两法兰在垂直平面的偏移值为：δ垂=（a上+a下）/2 （4-1，a）两法兰在水平平面的偏移值为：δ水=（a左+a右）/2 （4-1，b）式中：δ垂——垂直平面的偏移，mm；δ水——水平平面的偏移，mm。

式中在计算偏移时，采用上、下、左、右两部位上测量值的平均值，即（a 上+a下）/2或（a左+a右）/2，则可消除两法兰直径加工误差影响。

B曲折的测量及计算：用塞尺依次在法兰端面的上、下、左、右四个部位上测量两法兰端面之间的间隙值，并分别用b上、b下、b左、b右表示。

显然，在垂直平面的曲折值为：φ垂=（b上-b下）/D （4-2，a）在平面的曲折值为：φ水=（b左-b右）/D （4-2，b）式中：φ垂——垂直平面的曲折，mm/m；φ水——水平平面的曲折，mm/m；D——法兰直径，m。

为便于记录和计算可列成表格进行、如表4-1所示②用两对指针测量偏移、曲折法：当轴连接法兰的直径较小（小于100mm），或相连接的两法兰的直接不等时，则应采用两对指针测量器偏移和曲折才能获得较准确的数值。

这时，先在法兰的外圆上对称地装上两对指针，如图4-2所示。

测量时，将两轴共同旋转一，并在两轴旋转前（0°）及旋转到90°、180°、270°时用塞尺进行测量各对指针之间相应的间隙a1、b1、c1、d1（0°时），a2、b2、c2、d2（90°时），a3、b3、c3、d1（180°时），a4、b4、c4、d4（270°时）等。

这时，在垂直平面的偏移为：δ垂=（a1+ a3）-（b1+ b3）/4在水平平面的偏移值δ水为：δ水=（a2+ a4）-（b2+ b4）/4在垂直平面的曲折φ垂为：φ垂=（c1+ c3）-（d1+ d3）/2S在水平平面的取值φ水为：φ水=（c2+ c4）-（d2+ d4）/2S式中：S为两个水平指针的间距，单位为m；δ垂、δ水、φ垂、φ水同（4-1）及（4-2）式。

为便于测量和计算，亦可列成表格进行，如表4-2所示。

表4-2 偏移曲折计算（2）连接法兰上偏中值的严格规定在很长的一段时间内，各国在按直线性校中轴系时，对法兰上的允许偏中值都曾作过严格的规定，最初对允许的偏中值规定极严，即规定偏移δ≤0.05mm，曲折φ≤0.05mm/m。

实践证明，对法兰上的偏中值规定的如此苛刻是没有必要的，不仅在施工中很难达到，而且给轴系校中安装以及检验带来许多困难。

因此，随后对法兰的允许偏中值的规定逐步有所放宽：一般规定δ≤0.10mm，φ≤0.15mm/m，而且有些国家还放宽到δ≤0.30mm，φ≤0.30mm/m。

4.1.2 轴系采用光学仪器校中法（1）光学仪器校中原理用于进行轴系校中的光学仪器有两种类型，一种是光学准直仪，又称瞄准仪；另一种是光学投射仪，又称投影仪。

采用瞄准仪进行轴系校中时，用人的眼睛透过仪器观测目标，瞄准定中；采用投影仪校中时，目标则按仪器所投射的十字线进行定中。

（2）用光学仪校中减速器法具有减速器的轴系传动装置，常以先安装轴系中线定位好的减速器为基准利用光学仪器基准轴系。

为此，应按轴系中线先进行减速器的校中，使减速器大齿轮轴的轴心线与轴系中线重合。

①按轴系中线校中减速器法：校中前，在机舱的后横隔舱壁上设置前光靶（带有小孔，便于光通过），在船尾人字架（或尾柱）孔后端设置后光靶，如图4-3所示。

这两个光靶的中心应与通过这两处的轴系中线（由放样坐标确定）重合。

显然通过此两光靶的直线必然与轴系中线重合。

然后按下列步骤进行减速器的校中。

图4-3 减速器校中时光靶的设置A光学仪在减速器大齿轮轴上的定位。

将光学仪用安装夹具装在减速器大齿轮空心轴的首端，如图4-4所示。

为保证以仪器的主光轴与大齿轮的、轴的轴心线重合，在加工安装夹具时，其定位盘6的定心凸台与紧固仪器两支架的孔应严格同轴。

图4-4 光学仪在减速器轴上的安装B在大齿轮轴上装好光学仪器后，用下法检验仪器主光轴与大齿轮轴的轴心线是否重合。

这时在机舱后横隔舱壁上帖一张白纸，将仪器中的十字线投射到白纸上，如图4-5所示，图4-5 光学仪器按轴旋转中心的定位用笔将此十字线的交点A记在白纸上。

然后将大齿轮连同光学仪器旋转180°，这时，如光学仪的主光轴与大齿轮轴心不重合，再用笔记下B点。

平分连接AB 的直线得C，并用笔记下。

用安装夹具上的调节螺钉调整夹具在轴上的位置，使仪器所在投影的十字线交点与C重合。

再拧紧夹具的紧固螺栓将夹具在轴上固紧。

此后再将大齿轮轴旋转180°，如仪器投影的十字线交点仍与C点重合，则说明仪器的主光轴已与大齿轮轴的轴中心线重合；否则，需按上述过程再重合地进行一次，使光学仪在大齿轮轴上精确地定好位。

②按基准光靶校中减速器：按前后两基准光靶1和2（见图4-3）校中减速器的过程如下：将光学仪的十字线投影到前光靶上，并穿过前光靶的中孔同时投射到后光靶上。

这时由于减速器尚未调整，仪器的十字线则不可能与两个光靶的十字线重合，如图4-6a）所示。

图4-6 按基准光靶校中减速器过程用装在减速器后端的调节螺栓调整减速器的位置，使仪器投射的十字线与前端光靶1上的十字线重合，如图4-6b）所示。

再用装在减速器前端的调节螺栓调整减速器的位置，使仪器投射的十字线与后基准光靶2十字线重合，这时仪器的十字线显然与前基准光靶的十字线发生偏移，如图4-6c）所示，但这时的偏移较之图4-6a）情况下的偏离要小得多。

同时，用减速器前后端的调节螺栓平行地移动减速器，使仪器所投射的十字线与前基准光靶的十字线重合。